Вам тоже кажется, что шестой айфон мало чем отличается от пятого? Не спешите говорить о тупике технологий и с ностальгией вспоминать о людях на Луне и Манхэттенском проекте. Скоро на смену обычной кремниевой электронике может прийти электроника органическая, и у нее еще есть чем вас удивить.
Один аспирант забыл в ящике стола экспериментальные образцы, другой обнаружил их через много лет и то ли по ошибке, то ли интереса ради решил провести с находкой несколько экспериментов. За точность деталей мы не ручаемся, но достоверно известно одно: эта череда случайностей привела к созданию гетероструктур — ключевых компонентов современной кремниевой электроники.
Нечто похожее произошло и с электроникой органической. В 1977 году химики Алан Хигер, Алан Макдиармид и Хидэки Сиракава публикуют статью, в которой рассказывают о своем случайном открытии: полиацетилен, допированный галогенами (то есть смешанный с небольшим количеством галогенов), способен проводить электрический ток. С этой работы, принесшей на рубеже тысячелетий своим авторам Нобелевскую премию по химии, по сути и начался век органической электроники — одной из самых перспективных и цитируемых областей науки о материалах.
И наконец, что такого уникального нам опять обещают ученые? Попробуем разобраться.
Современная электроника основана на кремнии, в то время как электроника органическая работает на различных электропроводящих полимерах, красителях и прочих органических веществах. В этом и заключается ее первое преимущество. Конечно, далеко не все полимеры могут проводить электрический ток (только сопряженные, в которых электроны отдельных атомов не зафиксированы навсегда около своего хозяина, а по-коммунистически обобществлены между группой из нескольких атомов), но все-таки их значительно больше, чем различных соединений кремниевой электроники.
Каждый из таких полимеров обладает своим набором характеристик, вроде цвета или проводимости, в то время как методики их синтеза часто различаются совсем незначительно.
Второе ключевое преимущество органики опять связано со способом ее получения. Для создания кремниевой электроники требуются дорогостоящие редкие элементы, высокий вакуум, сложнейшие приборы и чистые комнаты, которые по уровню стерильности сравнимы с опасными биологическими лабораториями. С органикой все гораздо проще.
Всего несколько элементарных шагов:
— растворили несколько порошков,
— смешали растворы,
— капнули их на вращающуюся подложку, чтобы получить тонкую пленку,
— нанесли на эту пленку электроды и простенькая солнечная батарея готова.
Такая простота первое время даже компрометировала органическую электронику: матерые физики-твердотельщики не верили, что в таких «грязных» условиях можно получить хоть что-то вразумительное.
Конечно, в промышленном производстве все должно быть гораздо аккуратнее, но все-таки этот «эффект простоты» органики сохраняется — по некоторым оценкам, она будет гораздо дешевле привычной кремниевой электроники.
Неудивительно, что некоторые ученые нет-нет да вспоминают свой любимый миф: если замостить фотоэлементами пустыню Сахару, то производимой энергии хватит на всю планету.
Правда, эффективности органическим фотоэлементам как раз пока не хватает. Зато OLED потребляют гораздо меньше энергии, чем любые другие источники света, — весомое преимущество в мире, где 20 – 30 % производимого электричества расходуется на освещение.
Подведем итог: простота синтеза, разнообразие свойств, дешевизна, в некоторых случаях эффективность. Сплошь серьезные и весомые аргументы. Но нас — людей, испорченных рекламой, — они уже не особо впечатляют. Поэтому забудем про рациональные доводы — просто рассмотрим несколько устройств органической электроники.
Помните телевизионных родственников из «451 градус по Фаренгейту» Брэдбери? Огромные экраны во всю стену, на которых как вживую показываются мыльные оперы и ток-шоу. Они уже почти созданы.
Кремниевая электроника хрупкая и негибкая. Но вспомните полиэтиленовые пакеты: их можно сворачивать, мять, скручивать, растягивать. Одним словом, делать все что угодно, чтобы собрать на балконе пакет с мусорными пакетами. Точно так же гибкой может быть и органическая электроника: на полимерах можно сделать экран, скручивающийся в рулон, или даже электронные обои вместо привычного телевизора.
Сколько времени будет разлагаться микросхема из выброшенного компьютера? Да кто ее знает — десятки, сотни, тысячи лет. Вполне возможно, что за это время она дождется очередного реалити-шоу, в котором толпа добровольцев соберет из предметов, найденных на городской свалке, автомобиль, квадрокоптер или даже чайник. А сколько будет разлагаться банан, забытый перед отпуском в холодильнике? Ответ известен.
Органическая электроника гораздо экологичнее по сравнению с кремниевой: многие ее устройства биосовместимы (их можно даже имплантировать в человеческий организм, не опасаясь отторжения) и биодеградируемы (разлагаются в почве или на воздухе, конечно, не со скоростью банана, но и не за десятки-сотни лет).
Плюс в последние годы транзисторы научились делать и вовсе из природных материалов вроде красителя индиго (именно в него окунули ваши джинсы при производстве) или каротина, в избытке содержащегося в морковке. Так что теперь их даже можно есть.
Представьте себе пакет молока со встроенным индикатором свежести. Гибкая и биосовместимая органическая электроника скоро сделает это реальным. Небольшая электронная плата с датчиком температуры, биосенсором, микропроцессором и маленьким экранчиком встраивается в упаковку— и вас уже гораздо сложнее обмануть в магазине.
А еще можно придумать, например, футболку, аккумулирующую солнечную энергию, или шорты, меняющие цвет по нажатию кнопки, или… да мало ли чего. Тут уж насколько хватит вашей фантазии.
Наконец мы добрались до самой вершины органической электроники — печатной техники. Это как обычный струйный принтер, но только вместо бумаги — подложки микросхем, вместо чернил — растворы электропроводящей органики, а вместо букв — транзисторы, резисторы, конденсаторы и прочие радиоэлектронные компоненты. А если мы еще вспомним про расцвет 3D-печати, то вот он, ночной кошмар всех ненавистников электроники и прогресса — принтер, каждый вечер печатающий свою новую версию на следующий день.
Съедобные транзисторы и рулоны экранов. Скептик скажет: зачем все это? Ведь еще Брэдбери предупреждал, что бессмысленный научный прогресс только подкармливает общество потребления. Но согласитесь, умный пакет молока — это все-таки куда интереснее, чем новый, даже самый тонкий, телефон, и вот его-то появления мы и будем по-настоящему ждать, не так ли?
Комментарии (0)